USPTO Patents Application 10567266

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(§) BUNDESREPUBLIK @ Offenlegungsschrift

DEUTSCHLAND _ Q£ )Q2 17 994 A 1

DEUTSCHES
PATENT- UND
MARKENAMT

©

© Aktenzeichen:
@ Anmeldetag:
@ Offenlegungstag:

® Int. CI. 7 :

C 08 B 37/06

C07H3/06

10217 994.8
23. 4.2002
6.11.2003

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@) Anmelden

Supramol Parenteral Colloids GmbH, 61191
Rosbach, DE

® Erfinden

Sommermeyer, Klaus, Dr., 61191 Rosbach, DE

Die f olgendan Angaben sind den vom Anmelder eingerelchten Unterlagen entnommen

(S) Konjugate von hyperverzweigten Polysaccharide n

@ Die bisher atsKopplungsprodukte fur parenteral e phar-
mazeutfsche Wirksloffe eingesetzten hydrophilen Poly-
mere zur Verringerung von Nebenwlrkungen, Erhohung
der Wasseridslichkelt sowie der Verlangerung dar Plas-
ma- Hal bwertszeiten slnd nicht vollstandfg metabolfsch
abbaubar.

Es bestand daher die Aufgabe, aolche Verbfndungen zu
finden, die vollstandig abbaubar sind bef gleichzeitig
steuerbarer Abbaukfnetik.

Die Aufgabe wfrd dadurch geldst, dass vollstandig meta-
bolisch abbaubare hyperverzwefgte Glucose poly me re
aus a-1-4 glycosidischen Imearen Glucoseketten und
a-1-6 glycosidischen verzweigungselnherten mit beson-
ders hohen Verzweigungsgraden an Wirksloffe gekoppert
warden und so deren Eigenschaften vorteilhaft veran-
dern.

35

8

LU

Q

BUNDESDRUCKEREI 09.03 103 450/495/1

DE 102 17

l

Beschreibung

[0001] Es isl bekannt, dass durcfa die KoppLung von hy-
dropbilen Polymercn an Wirkstoffe, die parenteral appliziert
weiden, A h. unter Umgehung des Magen-Darm-lraktes 5
yerabreicht werden, deren Nebenwirkungen reduziert wer-
den konneiL Insbesondere konnen durch die \fergr68erung
des Molekulargewichts dieser Wirkstoffe renale Nebenwir-
kungen reduziert oder sogar vermieden werden, wenn die
MolekiilgroBe der Kopplungsprodukte fiber der Ausschluss- 10
grenze der Mere, die wie ein Filter wirkt, liegt (Nieren-
scbwelle). Die MolekOlgroBc des Konjugales wird dabei
durch das passend ausgewahlle Molekulargewicht des zu
korrjugierenden Polymers ein ges telle
[0002] Wirkstoffkonjugate mit hydrophilen Oligomeren- is
oder Polymercn konnen auch die Antigenizitat von thera-
peutischen Proteinen herabsetzen und so die diesbezUgli-
cben Nebenwirkungen reduzieiBn oder vermeiden.
[0003] SchlieBlich lassen sicb durch die Konjugation von
Wlrksubstanzen mit Oligomeren oder Polymercn, die hy- 20
drophil sind, die phannakokinetischen Halbwertszeiteo,
<th. die Verweilzeiten der Kopplungsprodukte im Serum
von Pattenten, erheblich verlangem und so die Tberapiein-
tervalle der parenteralen Applikation erheblich ausdehnen.
Oligomere oder Polymere Verbindungen, die zur Kopplung 25
geeignet sind, sind vor allem Polyethylenglykole [Herman,
S., et al, Poly(Ethylene Glycol) with Reactive Endgroups:
I. Modification of Proteins, Journal of Bioactive and Com-
patible Polymers, 10. (1995) 145-187] oder auch Starkede-
rivate bzw. Dextrane, die nach entsprechender Aktivierung 30
an Wirkstoffe gekoppelt werden. Dabei konnen an sich be-
kannte chemische Verfahren zum Hnsatz kommen, die
schon aus der Technik der Immobilisierung von Iiganden an
Festphasen bekannt sind, oder aus der Chemie der Protein-
kopplung bzw. Vemetzung. Entsprecbende Verfahren sind 35
beschrieben in G. T. Hermanson et aL, Immobilized Affi-
nity Ligand Techniques, Academic Press Inc. ( 1 992) bzw. in
S. S. Wong, Chemistry of Protein Conjugation and Cross-
Linking, CRC Press LLC (1993) und C P. Stowell et aL,
Neoglycoproteins, the preparation and application of syn- 40
thetic Glycoproteins, In: Advances in Carbohydrate Chemi-
stry and Biochemistry, \6l 37 (1980), 225-281.
[G0M] Insbesondere zu der Technik der Kopplung von
Polyethylenglykol an pharmazeutische Wirkstoffe gibt es
ein umfangreiches Iiteraturverzeichnis. 45
[COOS] Wahrend Polyethylenglykole rricht im Korper
ohne weiteres metabolisierbar sind, sind Starkederivate
durch die korpereigene Serutn-cxr Amylase abbaubar.
[0005] Durch geeignete Substitution, z, B. mit Hydroxy-
ethylgruppen kann dieser Abbau gezielt verzogert werden 50
und cine mafigeschneiderte Kinetik der parenteral apptizier-
baren Wirkstoffkonjugate erreicht werden [K. Sommer-
meyBr et aL, Krankenhauspharmazie* 8. Jahrg. Nr. 8,
(1987)].

[0097] Nachteilig an der Derivatisierung mit Hydroxy- S5
ethylstarke ist jedoch, dass bekanntlich sogenannte Spei-
cnerfraktionen existieren [P. Lawin, et. aL, Hydroxyethyl-
stMrke, Eine aktuelle Obersicht, Georg Thieme Verlag
(1989)] die aufgrund der region alen hoben Substitutions-
grade an bestimmten Stellen der Kohlenbydratkette keinen 60
vollstandigen Abbau durch die Korperenzyme mehr zulas-
sea

[0008] Es bestand daher die Aufgabe, Oligosaccharide
bzw. Polysaccharide zur Kopplung an Wirkstoffe zu finden,
die vollstandig im Korper abbaubar sind und deren Abbau 65
durch die Korperenzyme gleichzeitig gezielt steuerbar sind
Dabei sollen diese Substanzen mdglichst vom Korper als
physiologisch toleriert werden.

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2

[0009] Oberraschenderweise haben wir gerunden, dass
hyperverzweigte Amylopektine hierrur besonders gut geeig-
net sind.

[0010] Sie weiscn eine dem korpereigenem Glycogen
noch ahnlichere Struktur auf als das Amylopektin, die ver-
zweigte Starkekomponente, die als Ausgangsprodukt fur die
Synthese von als Plasmaexpander verwendeter Hydroxy-
ethylstSrke eingesetzt wird.

[0011] Durch die sehr hohe Verzweigung sind diese Ver-
bindungen durch die S erum-a-Amy lase nur noch langsam
abbaubar wahrend z,B. das unsubstituierte Wachsmais-
starke-Amylopektin innerhalb ktirzester Zeit abgebaut wird
[Mi shier, V., Biarmacology of Hydroxyethylstarch. Oxford
University Press, New York, Toronto (1982)] und uber die
Niere ausgeschieden bzw. metabohstert wird und sonrit
nicht in Frage kame. Die hoebverzweigten Amylopektine
sind durch neuere Synthesemethoden gezielt in ihrem Ver-
zweigungsgrad herstellbar (PCT WO 001 8893). Wir haben
nun uberrascnenderweise gerunden, dass eine weitere Deri-
vatisierung durch chemische Gruppen nicht mehr notwendig
ist um den a-Amylase- Abbau soweit zu reduzieren, dass
entsprechende Verweilzeiten im Serum erreicht werden. So-
mit enthalt das erfmdungsgemaBe Polymer ausschlie&lich
durch Or 1-4 und a- 1-6 glycosidische Bindungen ver-
kniipfte Glucose und ist idealerweise dem korpereigenen
Glycogen, das ebenfalls nur diese Glucosebindungen auf-
weist, in hochstem MaBe ahnlich. Von diesem unterscheidet
es sich letztlich nur noch durch den hohen Anteil der Ctrl -4
Verzweigungseinheiten. Der Verzeigungsgrad von Glyco-
gen liegt je nach der Ursprungsquelle zwischen 7 und
11 mol% Verzweigungseinheiten Glucose.
[0012] Die erfindungsgemaBen oli- bzw. polymeren Glu-
cosepolymere konnen Verzweigungsgrade bis zu 20 Mol%
auf weiscn, je nach gewunschter Abbaukinetik.
[0013] In ihrem Molekulargewicht konnen sie ebenfalls
der gewunschten phannakokinetischen Halbwertzeit des
VVirkstofTkonjugates angepasst werden.
[0014] Entgegen der von den Starkefraktionen bekannten
Wasser-Schwerloslichkeit und Retrogradationsneigung,
d fau Neigung zur Assoziation und zu Ausfallungen, sind die
hochverzweigten erfindungsgemaBen Polysaccharide gut
wasserloslich, so dass ohne weiteres stabile wassrige Losun-
gen bis zu 15%igem Anteil an Polysaccharid hergestellt
werden konnen.

[0015] Die Kopplung der Wirkstoffe erfolgt nach an sich
bekannten Verfahren, die schon bekannt sind aus der Kopp-
lung von Hydroxyethylstarke-Fraktionen oder Starke-Frak-
tionen an Wirkstoffen. So werden entsprechende Verfahren
beschrieben in C P. Stowell et al. Neoglycoproteins, the
preparation and application of synthetic Glycoproteins, In:
Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry,
Vol 37 (1980), 225-281. Grundsatzlich ist auch in analoger
Weise eine Kopplung gemMB den Beschreibungen in G. T.
Hermanson et at., Immobilized Affinity Ligand Techniques,
Academic Press Inc. (1992) bzw. in S. S. Wong, Chemistry
of Protein Conjugation and Cross-Linking, CRC Press LLC
(1993), mogliclL

[0016] Bevorzugt konnen die reduzierenden Endgruppen
der erfindungsgemaBen Polysaccharide selektive zur Car-
bonsaure bzw. zu den Carbonsaure-Lactonen oxidiert wer-
den. Die wasserfreien Lactone konnen dann in trockenem
Dimemylsulfoxid analog DE 196 28 705 Al an freie funk-
tionelle NH 2 Oruppen von Wlrkstoffen in einer amidischen
Bindung konjugiert werden.

[0017] Moglich ist auch in wassriger Ldsung eine Kopp-
lung des Lac tons analog J. Lonngren et aL, Arch. Biochem.
Biophys., 175 (1976) 661-669 und C. H. Hayes et al., J.
Biol. Chem., 249 (1974) 1904^1914, welche die Kopplung

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3

von mil Hypojodid zu den entsprechenden Lactonen oxi-
diertcn Okgosacchariden an runktionelle NH2-Gruppen von
Pfoteinen beschreibcn, die durch ein wasserldsliches Carbo-
diiinid-Derivat kaialysiert wird. Wciterhin konnen Deri vale
der erfindungsgemaBen Polysaccharide hergestellt werden 5
mil aliphatischen a-CO-Diarmnen entsprechend Hashimoto,
K., et aL, Kunststoffe, Kautschuk, Fasern 9, (1992)
1271-1279, die dann vermittels der in der Peptidchenrie im
Prinzip bekannten Reakn'onsfolgen an Carboxylgruppen
von Wukstoffen gekoppelt werden. Solche zuvar eingefuhr- 10
ten aliphatischen OKO-Diamine werdeo auch in der Fachlite-
ratur als sogenannte Tinker" bezeichneL Dabei sind grund-
satzlich sehr viele Varianten an linker moglich, die an sicb
alle in der Iiteratur beschrieben sind. G. X Herman son et
aL, Immobilized Affinity Ligand Techniques, Academic ls
Press Inc. (1992) bzw. in S. S. Wong, Chemistry of Protein
Conjugation and Cross-linking, CRC Press LLC (1993).

Patentanspruche

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1 . Kopplungsprodukte von chemischen Verbindungen
an hyperverzweigte Polysaccharide, dadurch gekenn-
zeichnet, dass letztere

aus a- 1-4 glycosidisch verkniipften Anhydroglucose-
Einheiten mit a- 1-6 glycosidischen VerzweLgungs- 25
Anhydroglucose-Einheiten aufgebaut sind,
der Verzweigungsgrad zwischen 8 und 25 mol% Glu-
cose- Verzweigungseinheiten liegt und
das Molekulargewicht zwischen 1.000 und 1.000.000
Dalton. 30

2. Kopplungsprodukte von chemischen Verbindungen
an hyperverzweigte Polysaccharide, dadurch gekenn-
zeichnet, dass letztere

aus a- 1-4 glycosidisch verkniipften Anhydroglucose-
Einheiten mit a- 1-6 glycosidischen Verzweigungs- 35
Anhydroglucose-Einheiten aufgebaut sind,
der Verzweigungsgrad zwischen 10 und 16 mol% Glu-
cose- Verzweigungseinheiten liegt und
das Molekulargewicht zwischen 3.000 und 500.000
Dalton. 40

3. Kopplungsprodukte von chemischen Verbindungen
an hyperverzwengte Polysaccharide, dadurch gekenn-
zeichnet, dass letztere

aus glycosidisch verkniipften Anhydroglucose-Einhei-
ten mit a-1 -6 glycosidischen Verzweigungs- Anhydro- 45
glucose-Einheiten aufgebaut sind,
der Verzweigungsgrad zwischen 10 und 16 mol% Glu-
cose- Verzweigungseinheiten liegt und
das Molekulargewicht zwischen 4.000 und 250.000
Dalton. 50

4. Kopplungsprodukte nach Anspruch 3, wobei die zu
koppelnden chemischen Verbindungen pharmazeuti-
sche Wirkstoffe sind.

5. Kopplungsprodukte nach Anspruch 3, wobei die zu
koppelnden chemischen Verbindungen bifunku'onellen 55
Charakter aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
uber die einc funktionelle Gruppe die Bindung zum hy-
perverzweigten Polys accharid erfolgt und (iber die
zweite funktionelle Gruppe die chemischen \ferbindun-
gen gekoppelt werden konnen. 60

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